http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-07-08
“天河二号”超级计算机。新快报记者 陈昆仑/摄
连续三次蝉联桂冠的超级计算机将走亲民路线
■新快报记者 郭晓燕
在“天河二号”一排排高大的机柜里，一共装有32000颗主CPU和48000个协处理器，共300多万个计算核心，自落户广州以来，它一直以如此惊人的运算速度在工作。
从上周四开始，这个“超级大脑”开始进入全面升级期，一条条“飞龙”陆续进入休憩期，为了保证用户不受影响，将始终有一条“飞龙”为“把守”，这种状态最多持续到8月底或9月初。全新的天河二号的计算速度将达到每秒10亿亿次，科学家2013年底曾经预测这个速度原本要到2015年才能实现，但是就像谁也无法预测超级计算机的极限速度一样，谁也想不到它的进步会如此之快。
更让人惊喜的是如此高精尖的科技巨作，未来将走亲民路线，也许一天只需要花费24元，你就可以完成一次私人制造，也许是一只杯子，也许是一张沙发，如果你足够牛，这里欢迎你打造一套“钢铁侠”盔甲。
超级电脑“世界500强”中国拥有了76台，且占据了第一位
在普通人看来，要提升计算机的计算能力，似乎只要把很多个中央处理器(CPU)“绑”起来就行了。就好像要比10个人的小组工作快10倍，只要找100个人来就可以了一样。但在计算机的研发中，这一过程却复杂得多。但中国科学家只花了4年的时间，就把超级计算机的速度从每秒运算速度相当于全国13亿人连续计算88年的数据提升到了相当于全国13亿人连续计算1000年的数据。
事实上，在超级计算机领域，美国的领先优势非常明显：在超级电脑“世界500强”排名中，美国占了三分之一，整个欧洲也有80台超级计算机上榜。
不过，从2009年开始，来自中国的超级计算机已经逐渐崭露头角，目前上榜有76台，且占据了第一位和第12位。
牛津超级计算中心的主任乔·洛克利博士在接受采访时曾评价。虽然中国超级计算机研究的起步比较晚，但这刚好提供了一个“很高的起点”：不需要浪费资源去解决一些发展初期所要面对的瓶颈和难题。美国早在1990年就提出了制造千万亿次级巨型计算机，但直到2009年，这一目标才得以实现。几个月之后，中国的计算机就达到了同样的目标。
袁学锋认同乔·洛克利的说法，高起点的确加速了中国超级计算机的进程。但他认为事实上中国一直不缺乏这方面的技术与人才，早在上世纪五六十年代就拥有计算机的中国在这方面的发展原来可以更快一些，只是因为基础工业的原因，“我们的芯片跟不上，所以这方面才滞后了，所以全球经济一体化也是加速进程的一个重要原因。”
“只是全世界计算机的发展非常快，一年的时间就可能什么都变了。”袁学锋说，“真正重要的还是把它们推广应用，产生实际的效益。”
精准天气预报、研发药物等，“天河”系列主要针对民用市场
与“银河”系列计算机的定位不同，“天河”系列的超级计算机主要针对民用市场。2013年6月研制成功后，在国防科技大学呆了仅仅三个月就匆匆运往广州，从装机、调试到设备正式运行赶在今年4月1日正式启用，“大家都很着急，希望‘天河二号’能尽快投入使用”，袁学锋说，以至于广州超级计算机中心的办公大楼里除了两间会议室装修完毕外，所有的办公室都是临时搭建的，甚至一些技术人员的组建也尚未完成，但这并不影响“超级大脑”帮助我们作出更精准的天气预报、设计更安全的汽车，或者研发更有效的药物等，它正在从各个方面直接影响着我们每一个人的生活。
从4月1日至6月中旬，“天河二号”已经收获了来自全国各地的120多位客户，华大基因、广东工业研究院、北京大学、中核集团中国原子能科学研究院、英特尔(中国)有限公司、浪潮集团、华强文化科技集团、中国科学院计算机网络信息中心等高大上的企业都在其中。
汽车研发机构使用它进行反复穆尼安全碰撞试验，减少设计误差，提高汽车的质量和安全性能，也就说原本要使用20台奥迪车碰撞的试验，现在也许只需要使用两到三台就能达到最高标准；制药企业使用它药物研发中对所有可能的分子组合进行高速测试，从而筛选出十几种甚至几十种药物进行实验。超级计算机出现之前，开发一种新药要经过原理研究、动物实验、志愿者实验等步骤，很多东西需要在现实中大量地、反复地试验，整个研制周期往往长达十余年，其耗费的时间与精力可能不亚于登月工程。如今，很多基础性的实验和计算工作可以通过超级计算机模拟完成，研制周期可以大大缩减，一种新药三到五年就能研制出来。而且，大量小白鼠也不用牺牲了。动漫企业甚至影视公司未来都将是“天河二号”的常客，因为随着4K电视的普及，对影视、动画等的精度要求都将更高，普通的计算机渲染根本无法达到。一些金融机构也可以使用它对股票期货的投资进行详细模拟计算，从而将行动建议精确到“几分几秒出手”。
袁学锋说，实际上，“天河二号”就是在创造一个和物理世界完全一样的虚拟数字世界，就好像美国大片中《机械战警》正在进行测试时的场景一样，通过和物理世界完全一样的虚拟数字世界去测试它的速度与反应。
未来你也可以和“天河二号”亲密接触，只要得到超级计算中心的授权
此前有科学家认为，像“天河一号”这样的千万亿次级超级计算机，由于CPU之间的相互协调需要大量能耗，普通的程序未必能体现出它的“强大能力”：“要充分发挥它的优势，所需要的计算量一定要具有相当规模，否则就是‘大炮打蚊子’了。”这是否意味着那么无论运算速度还是性能都比“天河一号”强大很多的“天河二号”也不应该是普通玩家的“菜”？
对此袁学锋并不赞同。他一直强调，“天河二号”的使用也并不局限在广州地区。事实上，它还提供了24小时的网络远程应用服务。人们可以在得到超级计算中心的授权之后，从自己的电脑通过互联网连接到“天河二号”，上传自己的程序，下载运算数据，从而“使有兴趣的大、中学生也可以进行课题研究”。
只是目前来看，使用超级计算机仍然有门槛，非专业人士进入比较困难，在袁学锋畅想的未来中，超级计算机绝不仅仅是技术玩家的专利。
对于酷爱科幻电影的袁学锋而言，“天河二号”的开局让他满意，但远不满足。在众多超级英雄中，他最看好小罗伯特·唐尼所饰演的钢铁侠，那个用手指在屏幕上指指点点然后设计出一套又一套帅气盔甲的超级英雄也是他个人的目标，只是目前尚未实现，他希望能有更多民间高手能一起来实现。
在英国曼彻斯特大学做科研时，袁学锋就开始接触3D打印，他会把一些虚拟数据利用3D打印出来做科学研究，但他发现他的学生有时会用这些仪器打印私人自制的钥匙扣、杯子等，从那时起，他就开始有了这个想法，“天河二号”不仅仅是只会做运算，还会配有3D打印等“一条龙”设施。
至于费用方面，每天满负荷运行要花费30万元电费的“天河二号”是否普通人也能用得起？袁学锋算了一笔账，按10核/小时一块钱算，普通用户如果使用一天也才24块，价格甚至比一天使用个人电脑的费用还要低。当然这要视乎你要运算的程序而言，如果是一套钢铁侠盔甲，那就得“土豪价”了。
未来或成为政府决策的有力助手
作为世界上最快的“超级大脑”，“天河二号”还和时下最火热的大数据发生了联系，它其中一个重要组成部分是大数据的建立与收集。
目前是数据收集阶段，主要集中在政务、医疗、教育等方面，已和广东省电子政务协会对接，马上要借助超算的力量建立一个经济运行仿生中心，“能对区域经济和产业经济发展提供预测、预警，特别是政府、某个行业在进行经济政策的调整和投入时，能够预先进行一些经济运行的总分析和模拟预测，为政府决策提供有力的支持。”
袁学锋说以前这些数据都是人力在收集和分析，“天河二号”的进入将彻底改变这样的状态，目前他们正在组建专门的分析人才队伍，相信未来很多政府的决策都将需要“天河二号”的帮助。
就像爱因斯坦的大脑推动了科学的进步一样，“天河二号”作为世界上最快的“大脑”，正在从方方面面帮助我们将生活变得更加美好。
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